CN108954898A - 蒸发冷凝机组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸发冷凝机组及其控制方法，蒸发冷凝机组包括：室内侧换热管路，包括压缩机及与压缩机通过管道连通的室内侧换热单元；第一室外侧换热管路，包括第一室外侧换热单元；第二室外侧换热管路，包括第二室外侧换热单元；其中，室内侧换热管路可选择地与第一室外侧换热管路连通形成制冷回路，或与第二室外侧换热管路连通形成制热回路。上述蒸发冷凝机组，由于其制冷模式与制热模式采用了路径不同的制冷回路与制热回路，而不同于现有技术中共用一条回路，因此可分别利用第一室外侧换热管路与第二室外侧换热管路的不同优势，解决了现有蒸发冷凝机组无法兼具良好的制冷效果与制热效果的缺陷，使蒸发冷凝机组同时具备良好的制冷效果与制热效果。

Description

蒸发冷凝机组及其控制方法

技术领域

本发明涉及热交换设备领域，特别是涉及一种蒸发冷凝机组及其控制方法。

背景技术

蒸发式冷却技术作为一种利用流体沸腾时的汽化潜热的制冷新技术，在近些年一直得到不断发展，根据蒸发冷却技术制造的蒸发冷凝机组在各个领域有着越来越广泛的应用前景。由于流体的汽化潜热比流体的比热大很多，因此蒸发冷凝机组的蒸发冷却的冷却效果非常显著。

目前的蒸发冷凝机组中，室外侧换热装置在制冷模式中为冷凝器，在制热模式中为蒸发器。当室外侧换热器为冷凝器时，有着冷凝温度低、换热效果显著等特点，从而使蒸发冷凝机组具有较高的制冷效率。然而与此同时，室外侧换热装置作为蒸发器使用时，由于结构缺陷，导致蒸发换热效果不佳，从而导致蒸发冷凝机组制热运行能力不足，难以在具有良好的制冷效果的同时达到良好的制热效果。

发明内容

基于此，有必要针对蒸发冷凝机组无法同时兼具良好的制冷效果与制热效果的问题，提供一种同时兼具良好的制热效果与制冷效果的蒸发冷凝机组及其控制方法。

一种蒸发冷凝机组，所述蒸发冷凝机组包括：

室内侧换热管路，包括压缩机及与所述压缩机通过管道连通的室内侧换热单元；

第一室外侧换热管路，包括第一室外侧换热单元；以及

第二室外侧换热管路，包括第二室外侧换热单元；

其中，所述室内侧换热管路可选择地与所述第一室外侧换热管路连通形成制冷回路，或与所述第二室外侧换热管路连通形成制热回路。

上述蒸发冷凝机组，由于其制冷模式与制热模式采用了路径不同的制冷回路与制热回路，而不同于现有技术中共用一条回路，因此可分别利用第一室外侧换热管路与第二室外侧换热管路的不同优势，解决了现有蒸发冷凝机组无法兼具良好的制冷效果与制热效果的缺陷，使蒸发冷凝机组同时具备良好的制冷效果与制热效果。

在其中一实施例中，所述第一室外侧换热管路与所述第二室外侧换热管路并联于所述室内侧换热管路。

在其中一实施例中，所述蒸发冷凝机组还包括可在第一连通状态与第二连通状态之间切换的四通阀；

当所述四通阀处于所述第一连通状态时，所述室内侧换热管路与所述第一室外侧换热管路连通；

当所述四通阀处于所述第二连通状态时，所述室内侧换热管路与所述第二室外侧换热管路连通。

在其中一实施例中，所述第一室外侧换热管路包括第一阀门与第二阀门，所述第一阀门通过管道连通所述第一室外侧换热单元的进口端，所述第二阀门通过管道连通所述第一室外侧换热单元的出口端。

在其中一实施例中，所述第二室外侧换热管路包括第三阀门与第四阀门，所述第三阀门通过管道连通所述第二室外侧换热单元的进口端，所述第四阀门通过管道连通所述第二室外侧换热单元的出口端。

在其中一实施例中，所述室内侧换热管路还包括第一压力传感器与第二压力传感器；所述第一压力传感器通过管道连通所述压缩机的排气端以获取所述排气端的压力值，所述第二压力传感器通过管道连通所述压缩机的吸气端以获取所述吸气端的压力值。

在其中一实施例中，所述室内侧换热单元为壳管换热器，所述第一室外侧换热单元为蒸发式冷凝器，所述第二室外侧换热单元为翅片蒸发器或壳管换热器。

一种蒸发冷凝机组的控制方法，所述蒸发冷凝机组的控制方法包括以下步骤：

获取控制信号；

当所述控制信号为制冷模式信号时，所述室内侧换热管路与所述第一室外侧换热管路连通；

当所述控制信号为制热模式信号时，所述室内侧换热管路与所述第二室外侧换热管路连通。

在其中一实施例中，所述蒸发冷凝机组还包括四通阀，所述四通阀可在第一连通状态与第二连通状态之间切换；当所述控制信号为制热模式信号时，所述室内侧换热管路与所述第二室外侧换热管路连通的步骤具体包括以下步骤：

当所述控制信号为制热模式信号时，所述四通阀处于所述第一连通状态，所述室内侧换热管路与所述第一室外侧换热管路通过所述四通阀连通，并获取所述压缩机的吸气端与排气端的压力差值；

当所述压缩机的所述吸气端与所述排气端的压力差值大于或等于所述四通阀的换向压力差值后，所述四通阀处于所述第二连通状态，所述室内侧换热管路与所述第二室外侧换热管路通过所述四通阀连通。

在其中一实施例中，所述第一室外侧换热管路包括第一阀门与第二阀门，所述第二室外侧换热管路包括第三阀门与第四阀门；

当所述室内侧换热管路与所述第一室外侧换热管路连通时，所述第一阀门与所述第二阀门处于开启状态，所述第三阀门与所述第四阀门处于断开状态；

当所述室内侧换热管路与所述第二室外侧换热管路连通时，所述第一阀门与所述第二阀门处于断开状态，所述第三阀门与所述第四阀门处于开启状态。

附图说明

图1为本发明的实施例的蒸发冷凝机组处于制冷模式时的结构示意图；

图2为图1所示的蒸发冷凝机组处于制热模式时的结构示意图；

图3为图1所示的蒸发冷凝机组的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1及图2所示，本发明的实施例的一种蒸发冷凝机组100，该蒸发冷凝机组100具有制冷模式与制热模式，从而实现制冷与制热功能。

具体地，蒸发冷凝机组100包括室内侧换热管路20、第一室外侧换热管路40以及第二室外侧换热管路60。当蒸发冷凝机组100处于制冷模式时，室内侧换热管路20与第一室外侧换热管路40连通形成制冷回路，制冷剂在制冷回路中不断循环以进行热量交换。当蒸发冷凝机组100处于制热模式时，室内侧换热管路20与第二室外侧换热管路60连通形成制热回路，制冷剂在制热回路中不断循环以进行热量交换。

如此，可分别利用第一室外侧换热管路40与第二室外侧换热管路60的不同特性，解决了现有蒸发冷凝机组100因为采用相同管路形成制热回路与制冷回路而无法兼具良好的制冷效果与制热效果的缺陷，使蒸发冷凝机组100同时具备良好的制冷效果与制热效果。

请继续参阅图1及图2，室内侧换热管路20包括压缩机21、室内热侧换单元、节流单元23以及四通阀24。

其中，压缩机21用于压缩气态制冷剂，包括相互连通的吸气端与排气端。室内侧换热单元22为壳管换热器，制冷剂可在室内侧换热单元22内与室内侧空气进行热量交换，从而对室内侧空气进行制冷或制热。节流单元23通过管道连通于室内侧换热单元22一端，节流单元23可以为电子膨胀阀或者热力膨胀阀，用于对制冷剂进行节流降压。四通阀24具有可任意切换的第一连通状态与第二连通状态，以连通室内侧换热管路20与第一室内侧换热管路20或连通室内侧换热管路20以第二室外侧换热单元61，从而控制制冷剂的流动方向。

具体在一实施例中，四通阀24包括可选择地相互连通的第一阀口、第二阀口、第三阀口以及第四阀口。压缩机21的排气端与第一阀口通过管道连通，第一室外侧换热管路40及第二室外侧换热管路60通过管道并联于第二阀口，第三阀口与压缩机21的吸气端通过管道连通，第四阀口与室内侧换热单元22通过管道连通。当四通阀24处于第一连通状态时，第一阀口与第二阀口连通，第三阀口与第四阀口连通。当四通阀24处于第二连通状态时，第一阀口与第四阀口连通，第二阀口与第三阀口连通。

由于四通阀24的换向(即第一连通状态与第二连通状态切换)的基本条件是压缩机21的排气端与吸气段的压力差值等于或大于四通阀24的换向压力差值(即四通阀24的内部换向摩擦阻力)，因此在一些实施例中，蒸发冷凝机组100还包括第一压力传感器25与第二压力传感器26，第一压力传感器25通过管道连通压缩机21的排气端以获取排气端的压力值，第二压力传感器26通过管道连通压缩机21的吸气端以获取吸气端的压力值，然后计算压缩机21的排气端与吸气端的压力差值。

当压缩机21的排气端与吸气端的压力差值小于四通阀24的换向压力差值时，四通阀24断电而处于第一连通状态。当压缩机21的排气端与吸气端的压力差值等于或大于四通阀24的换向压力差值时，四通阀24得电并在换向压力的作用下由第一连通状态切换至第二连通状态。

第一室外侧换热管路40包括第一室外侧换热单元41、第一阀门43以及第二阀门45。其中，第一阀门43通过管道连通第一室外侧换热单元41的进口端，第二阀门45通过管道连通第一室外侧换热单元41的出口端。第一室外侧换热单元41在制冷模式中作为冷凝器，制冷剂可在第一室外侧换热单元41中放热冷凝。第一阀门43与第二阀门45则起到控制第一室外侧换热管路40的通断的作用。

具体在一实施例中，第一室外侧换热单元41为蒸发式冷凝器，当蒸发冷凝机组100处于制冷模式时，蒸发式冷凝器作为冷凝器使用，有着冷凝温度低、换热效果显著等效果，因此制冷回路具有较高的制冷效率。而由于如果蒸发式冷凝器在制热回路中作为蒸发器使用，受限于蒸发式冷凝器紧凑的模块化设计，以及其使用开式循环水***的影响，循环水温难以得到有效控制，将导致蒸发式换热器作为蒸发器时的换热效果不明显，因此在本发明中，第一室外侧换热单元41仅在制冷模式下使用。

第一阀门43为电动蝶阀，以使四通阀24与第一室外侧换热管路40之间断开或贯通，并可调节进入第一室外侧换热单元41的制冷剂的流量。第二阀门45为电磁阀，以使第一室外侧换热单元41与节流单元23之间断开或贯通。

如此，当蒸发冷凝机组100处于制冷模式时，第一阀门43与第二阀门45呈开启状态，因此制冷剂可从第一室外侧换热单元41流过。当蒸发冷凝机组100处于制热模式时，第一阀门43与第二阀门45呈关闭状态，因此制冷剂无法进入第一室外侧换热单元41。

第二室外侧换热管路60包括第二室外侧换热单元61、第三阀门63以及第四阀门65。其中，第三阀门63通过管道连通第二室外侧换热单元61的进口端，第四阀门65通过管道连通第二室外侧换热单元61的出口端。第二室外侧换热单元61在制冷模式中作为蒸发器，制冷剂可在第二室外侧换热单元61中吸热蒸发。第三阀门63与第四阀门65则起到控制第二室外侧换热管路60的通断的作用。

当蒸发冷凝机组100处于制冷模式时，第三阀门63与第四阀门65呈开启状态，因此制冷剂可从第二室外侧换热单元61流过。当蒸发冷凝机组100处于制热模式时，第三阀门63与第四阀门65呈关闭状态，因此制冷剂无法进入第二室外侧换热单元61。

具体在一些实施例中，第二室外侧换热单元61为翅片蒸发器或壳管换热器。因此当蒸发冷凝机组100处于制热模式时，由翅片蒸发器形成的第二室外侧换热单元61作为蒸发器使用，有效增加了换热效率，并可利用风机加强换热，致使制热效果显著增加。

综上所述，当蒸发冷凝机组100处于制冷模式时，第一阀门43与第二阀门45呈开放状态，第三阀门63与第四阀门65呈断开状态，四通阀24处于第一连通状态，四通阀24的第一阀口与第二阀口连通，第三阀口与第四阀口连通。如此，压缩机21的排气端、四通阀24的第一阀口、四通阀24的第二阀口、第一阀门43、第一室外侧换热单元41、第二阀门45、室内侧换热单元22、节流单元23、四通阀24的第四阀口、四通阀24的第三阀口、压缩机21的吸气端依次连通形成制冷回路。

当蒸发冷凝机组100处于制热模式时，第三阀门63与第四阀门65呈开放状态，第一阀门43与第二阀门45呈断开状态，四通阀24处于第二连通状态，四通阀24的第一阀口与第四阀口连通，第二阀口与第三阀口连通。如此，压缩机21的排气端、四通阀24的第一阀口、四通阀24的第四阀口、室内侧换热单元22、节流单元23、第三阀门63、第二室外侧换热单元61、第四阀门65、四通阀24的第二阀口、四通阀24的第三阀口、压缩机21的吸气端依次连通形成制热回路。

上述蒸发冷凝机组100的控制方法包括以下步骤：

S110：获取控制信号。

具体地，控制信号包括制冷模式信号与制热模式信号，从而控制蒸发冷凝机组100处于制冷模式或制热模式。

S120：当控制信号为制冷模式信号时，室内侧换热管路20与第一室外侧换热管路40连通。

具体地，当蒸发冷凝机组100获取制冷模式信号而处于制冷模式时，四通阀24断电并处于第一连通状态，第一室外侧换热管路40的第一阀门43与第二阀门45处于开启状态，第二室外侧换热管路60的第三阀门63与第四阀门65处于断开状态，因此室内侧换热管路20与第一室外侧换热管路40连通形成制冷回路。

压缩机21将低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，高温高压的气态制冷剂通过呈开启状态的第一阀门43进入第一室外侧换热单元41，在第一室外侧换热单元41中放热形成液态制冷剂，液态制冷剂从呈开启状态的第二阀门45流出后，经过节流单元23的节流降压后进入室内侧换热单元22，在室内侧换热单元22中吸收室内空气的热量而蒸发气化，从而实现对室内空气的制冷功能。气态制冷剂最后经过四通阀24的第四阀口与第三阀口，回到压缩机21的吸气端。可以理解，上述过程可不断循环进行，从而使蒸发冷凝机组100持续处于制冷工作中。

S130：当控制信号为制热模式信号时，室内侧换热管路20与第二室外侧换热管路60连通。

由于四通阀24的换向的基本条件是压缩机21的排气端与吸气段的压力差值等于或大于四通阀24的换向压力差值(即四通阀24的内部换向摩擦阻力)，因此当蒸发冷凝机组100获取当控制信号为制热模式开机信号后，蒸发冷凝机组100首先以制冷模式运行，从而使压缩机21的排气端与吸气段的压力差值不断升高，然后再以制热模式运行。因此，上述步骤S130具体包括以下步骤：

S131：当控制信号为制热模式信号时，四通阀24处于第一连通状态，室内侧换热管路20与第一室外侧换热管路40通过四通阀24连通，并获取压缩机21的吸气端与排气端的压力差值。

具体地，当控制信号为制热模式信号时，蒸发冷凝机组100首先依然以制冷模式运行以提高压缩机21的吸气端与排气端的压力差值，同时通过第一压力传感器25与第二压力传感器26实时获取压缩机21的吸气端与排气端的压力值，然后计算得到压缩机21的吸气端与排气端的压力差值。

S133：当压缩机21的吸气端与排气端的压力差值大于或等于四通阀24的换向压力差值后，四通阀24处于第二连通状态，室内侧换热管路20与第二室外侧换热管路60通过四通阀24连通。

在一实施例中，当蒸发冷凝机组100由制冷模式切换至制热模式后，蒸发冷凝机组100也继续处于制冷模式中，直至压缩机21的吸气端与排气端的压力差值大于或等于四通阀24的换向压力差值后，四通阀24处于得电状态而在换向压力作用下切换至第二连通状态，第一阀门43处于开启状态，第二阀门45处于断开状态，压缩机21、室内侧换热单元22与第一室外侧换热单元41依次通过管道连通。而如果压缩机21的吸气端与排气端的压力差值小于四通阀24的换向压力差值，则即使四通阀24处于得电状态，但由于缺少足够的换向压力推动，无法正常换向。

当蒸发冷凝机组100处于制热模式时，四通阀24的第一阀口与第四阀口连通，第二阀口与第三阀口连通。压缩机21将低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，高温高压的气态制冷剂通过呈开启状态的第三阀门63进入室内侧换热单元22，在室内侧换热单元22中放热形成液态的制冷剂而实现制热功能，液态制冷剂通过呈开启状态的第四阀门65流出，经过节流单元23的节流降压后进入第二室外侧换热单元61，在第二室外侧换热单元61中吸热而蒸发气化。气态制冷剂最后经过四通阀24的第二阀口与第三阀口，最后回到压缩机21的吸气端。

上述蒸发冷凝机组100及其控制方法，由于采用了结构不同的第一室外侧换热单元41与第二室外侧换热单元61形成不同的制冷回路与制热回路，因此无需第一室外侧换热单元41或第二室外侧换热单元61在不同模式中作为蒸发器或冷凝器使用，整合了第一室外侧换热单元41与第二室外侧换热单元61各自的优势，保证该蒸发冷凝机组100在制冷模式与制热模式中均具有较高的换热效率，达到良好的制冷或制热效果，且压缩机21一直在合理范围内运行而延长了压缩机21的寿命。而且，通过压力传感器检测压缩机21的排气端与吸气端的压力差值使制冷回路与制热回路灵活准确切换，具有较高的工作可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种蒸发冷凝机组(100)，其特征在于，所述蒸发冷凝机组(100)包括：

室内侧换热管路(20)，包括压缩机(21)及与所述压缩机(21)通过管道连通的室内侧换热单元(22)；

第一室外侧换热管路(40)，包括第一室外侧换热单元(41)；以及

第二室外侧换热管路(60)，包括第二室外侧换热单元(61)；

其中，所述室内侧换热管路(20)可选择地与所述第一室外侧换热管路(40)连通形成制冷回路，或与所述第二室外侧换热管路(60)连通形成制热回路。

2.根据权利要求1所述的蒸发冷凝机组(100)，其特征在于，所述第一室外侧换热管路(40)与所述第二室外侧换热管路(60)并联于所述室内侧换热管路(20)。

3.根据权利要求1所述的蒸发冷凝机组(100)，其特征在于，所述蒸发冷凝机组(100)还包括可在第一连通状态与第二连通状态之间切换的四通阀(24)；

当所述四通阀(24)处于所述第一连通状态时，所述室内侧换热管路(20)与所述第一室外侧换热管路(40)连通；

当所述四通阀(24)处于所述第二连通状态时，所述室内侧换热管路(20)与所述第二室外侧换热管路(60)连通。

4.根据权利要求1所述的蒸发冷凝机组(100)，其特征在于，所述第一室外侧换热管路(40)包括第一阀门(43)与第二阀门(45)，所述第一阀门(43)通过管道连通所述第一室外侧换热单元(41)的进口端，所述第二阀门(45)通过管道连通所述第一室外侧换热单元(41)的出口端。

5.根据权利要求1所述的蒸发冷凝机组(100)，其特征在于，所述第二室外侧换热管路(60)包括第三阀门(63)与第四阀门(65)，所述第三阀门(63)通过管道连通所述第二室外侧换热单元(61)的进口端，所述第四阀门(65)通过管道连通所述第二室外侧换热单元(61)的出口端。

6.根据权利要求1所述的蒸发冷凝机组(100)，其特征在于，所述室内侧换热管路(20)还包括第一压力传感器(25)与第二压力传感器(26)；所述第一压力传感器(25)通过管道连通所述压缩机(21)的排气端以获取所述排气端的压力值，所述第二压力传感器(26)通过管道连通所述压缩机(21)的吸气端以获取所述吸气端的压力值。

7.根据权利要求1所述的蒸发冷凝机组(100)，其特征在于，所述室内侧换热单元(22)为壳管换热器，所述第一室外侧换热单元(41)为蒸发式冷凝器，所述第二室外侧换热单元(61)为翅片蒸发器或壳管换热器。

8.一种蒸发冷凝机组(100)的控制方法，其特征在于，所述蒸发冷凝机组(100)的控制方法包括以下步骤：

获取控制信号；

当所述控制信号为制冷模式信号时，所述室内侧换热管路(20)与所述第一室外侧换热管路(40)连通；

当所述控制信号为制热模式信号时，所述室内侧换热管路(20)与所述第二室外侧换热管路(60)连通。

9.根据权利要求8所述的蒸发冷凝机组(100)的控制方法，其特征在于，所述蒸发冷凝机组(100)还包括四通阀(24)，所述四通阀(24)可在第一连通状态与第二连通状态之间切换；当所述控制信号为制热模式信号时，所述室内侧换热管路(20)与所述第二室外侧换热管路(60)连通的步骤具体包括以下步骤：

当所述控制信号为制热模式信号时，所述四通阀(24)处于所述第一连通状态，所述室内侧换热管路(20)与所述第一室外侧换热管路(40)通过所述四通阀(24)连通，并获取所述压缩机(21)的吸气端与排气端的压力差值；

当所述压缩机(21)的所述吸气端与所述排气端的压力差值大于或等于所述四通阀(24)的换向压力差值后，所述四通阀(24)处于所述第二连通状态，所述室内侧换热管路(20)与所述第二室外侧换热管路(60)通过所述四通阀(24)连通。

10.根据权利要求8所述的蒸发冷凝机组(100)的控制方法，其特征在于，所述第一室外侧换热管路(40)包括第一阀门(43)与第二阀门(45)，所述第二室外侧换热管路(60)包括第三阀门(63)与第四阀门(65)；

当所述室内侧换热管路(20)与所述第一室外侧换热管路(40)连通时，所述第一阀门(43)与所述第二阀门(45)处于开启状态，所述第三阀门(63)与所述第四阀门(65)处于断开状态；

当所述室内侧换热管路(20)与所述第二室外侧换热管路(60)连通时，所述第一阀门(43)与所述第二阀门(45)处于断开状态，所述第三阀门(63)与所述第四阀门(65)处于开启状态。